16位SAR转换器应用能否在600kSPS时达到125dB的动态范围?
mouser 2021-11-17

问题:16位SAR转换器应用能否在600kSPS时达到125dB的动态范围?

答案:能,89dB 18dB 20dB ≥ 125dB。

“”

对于需要高动态范围的应用,通常使用∑-Δ转换器。这些应用主要可以在化学分析、医疗保健和体重管理领域找到。但是,其中许多模块无法快速转换。图1中的电路描述了一种将高动态范围与高转换率相结合的方法。

“图1:具有自动增益调节功能的SAR转换器”图1:具有自动增益调节功能的SAR转换器

图1中的电路显示了带有2.5MSPS和上游可编程仪表放大器的16位SAR转换器,它将增益设置为1或100。通过在FPGA中进行过采样和数字信号处理,该电路可实现大于125dB的动态范围,并且仍然非常安静。高动态范围是通过AD8253的自动切换和过采样实现的,其中信号的采样速率远高于奈奎斯特频率。

根据经验,采样频率加倍可在原始信号带宽下将信噪比(SNR)提高约3dB。在图1所示的电路中,仍然在FPGA中应用数字滤波,以消除高于目标信号带宽的噪声。原理如图2所示。

“图2:过采样的增加消除了部分噪声”图2:过采样的增加消除了部分噪声

为了获得最大动态范围,在输入端使用仪表放大器将极低信号放大100倍。有关噪声的一些注意事项如下:

对于>126dB的动态范围要求,在3V(6V p-p)输入信号时产生的最大噪声级为1µV rms。AD7985是具有2.5MSPS的16位SAR转换器。如果它以600kSPS(低功率损耗为11mW)和72过采样系数运行,则产生大约8kSPS的采样率,因此带宽为4kHz。在这些条件下,将产生最大15.8nV/√Hz的噪声密度(ND)。

该值对于选择正确的仪表放大器很重要。ADC通常具有89dB的SNR,而系数为72的过采样会额外增加18dB,因此仍需要大约20dB才能达到126dB的目标,这是仪表放大器的任务。AD8253的增益为100时,其值为11nV/√Hz。下方用作ADC驱动器和用于电平调节的AD8021又增加了2.1nV/√Hz的噪声。

模拟信号链由基准电压ADR439(或REF194)以及ADA4004-2完成,作为基准缓冲区和驱动器,用于产生偏移电压。

除模拟路径中的组件外,FPGA(或处理器)对电路性能也很重要。关键任务是将仪表放大器的增益从1切换为100。为此,对许多阈值进行了编程以确保ADC不饱和。因此,AD8253在输入电压高达20mV左右时以100为增益运行,这使得ADC输入端的最大电压达2.0V。然后,FPGA将AD8253的增益降至1且没有延迟,以防止过载(见图3)。

“图3:增益开关示例”图3:增益开关示例

电路的变化可通过AD7980(16位、1MSPS)、AD7982(18位、1MSPS)或AD7986(18位、2MSPS)等其他ADC操作。同样,不使用增益为1、10、100和1000的AD8253,而改用具有较低范围的AD8251等仪表放大器(增益为1、2、4和8),基准电压的选择也可能会改变。 

声明: 本文转载自其它媒体或授权刊载,目的在于信息传递,并不代表本站赞同其观点和对其真实性负责,如有新闻稿件和图片作品的内容、版权以及其它问题的,请联系我们及时删除。(联系我们,邮箱:evan.li@aspencore.com )
0
评论
热门推荐
  • 相关技术文库
  • 硬件
  • 原理图
  • 信号完整性
  • EMI
  • 工程师需了解的芯片datasheet

    注 | 文末留言有神器 本文主要介绍芯片datasheet的查找、使用方法以及重要性,不管是设计硬件电路还是编程,datasheet都是重要的资料, 芯片的使用方法都在datasheet里,这也是最权威的资料! Datasheet(数据手册)的快速阅读能力是每个工程师都应该具备的基本

    05-11
  • 三级管的无刷电机滤波应用

    如图1是无刷电机霍尔信号的滤波电路,为了保证波形质量,简单的阻容滤波并不能完全解决实际复杂的工作环境所带来的波形异常,量产的无刷驱动模块也有该电路。 为了保证滤波质量,在RC滤波后面加一个NPN三极管,利用三极管自身的响应速度达到高质量滤波目的。

    05-11
  • 为什么烧毁的总是相同的电容?

    我曾在一家光通信公司担任设计工程师,该公司生产的1000台设备安装在世界各地。现场的模块很多,送回公司返修的也很多,我的工作便是搞清这些模块出了什么故障。其中一次故障查找经历给我上了精彩的一课,我至今记忆犹新。 客户寄回来一个模块,其故障原因很

    05-11
  • 理解PID,探究微分、积分电路的本质

    很多朋友觉得PID是遥不可及,很神秘,很高大上的一种控制,对其控制原理也很模糊,只知晓概念性的层面,知其然不知其所以然,那么本期从另类视角来探究微分、积分电路的本质,意在帮助理解PID的控制原理(PID:P表示比例控制;I表示积分控制;D表示微分控制)

    05-10
  • 555定时器电路图汇总

    3*3*3光立方 警报器 闪光器 鸣笛警报器 闪烁电路 闪烁电路 激光射线 闩 电子骰子 LED调光器 555放大器 光检测器 机器枪 金属探测器 电机脉宽调制 LED闪光电路 音乐盒 玩具器官 警灯 另一个警灯 驱动双色LED 模型铁路时间 雨水警报 反应计时器 继电器 继电器

    05-07
  • 电解电容的计算与选择

    输入侧的电解电容计算 我们一般按照在最低输入电压下,最大输出的情况下,要求电解电容上的纹波电压低于多少个百分点来计算。当然,如果有保持时间的要求,那么需要按照保持时间的要求重新计算,二者之中,取大的值。 假如在最低输入电压下,电源的输入功率为

    05-07
  • 一个按键开关机的硬件软件设计

    要设计一个产品,只有一个按键,长按开机,再长按就关机(关机电路上的电源需要断开)。那么硬件需要怎么设计呢,软件又可以怎么做呢? 硬件电路设计如下。 硬件PCB设计如下。 硬件的工作原理是这样的,长按按键SW1时,MOS管Q1导通,电源VBAT+给系统供电,单片

    05-06
  • 电子硬件英文缩写术语解析

    常用控制接口 EN:Enable,使能。使芯片能够工作。要用的时候,就打开EN脚,不用的时候就关闭。有些芯片是高使能,有些是低使能,要看规格书才知道。 CS:Chip Select,片选。芯片的选择。通常用于发数据的时候选择哪个芯片接收。例如一根SPI总线可以挂载多个

    05-06
  • 二极管限幅电路的具体分析细节

    二极管最基本的工作状态是导通和截止两种,利用这一特性可以构成限幅电路。所谓限幅电路,就是指限制电路中某一点的信号幅度大小,当信号幅度大到一定程度时,不让信号的幅度再增大;当信号的幅度没有达到限制的幅度时,限幅电路不工作。具有这种功能的电路称

    05-07
  • 60%的EMI问题可以用这个来解决

    随着信号上升沿时间的减小,信号频率的提高,电子产品的EMI问题,也来越受到电子工程师的重视。高速pcb设计的成功,对EMI的贡献越来越受到重视,几乎60%的EMI问题可以通过高速PCB来控制解决。 1 高速信号走线屏蔽规则 如上图所示:在高速的PCB设计中,时钟等

    04-30
  • 几种常用的传感器数据处理

    在传感器使用中,我们常常需要对传感器数据进行各种整理,让应用获得更好的效果,以下介绍几种常用的简单处理方法: 1.加权平滑:平滑和均衡传感器数据,减小偶然数据突变的影响; 2.抽取突变:去除静态和缓慢变化的数据背景,强调瞬间变化; 3.简单移动平均线

    04-30
  • 工程师硬件面试的几个问题

    今天给大家分享一些硬件常见面试题。 问1 晶体管基本放大电路有共射、共集、共基三种接法,请简述这三种基本放大电路的特点。 共射:共射放大电路具有放大电流和电压的作用,输入电阻大小居中,输出电阻较大,频带较窄,适用于一般放大。 共集:共集放大电路

    04-29
下载排行榜
更多
广告
X
广告